熱傳導發電機

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熱傳導發電機(也稱為塞貝克發電器)是運用塞貝克效應(熱電效應)將熱(溫度差)直接轉換成電能的一種裝置。大致上轉換效率約為5-8%。基於賽貝克效應的舊式裝置使用雙金屬接面,並且非常笨重。較近期的裝置使用以碲化鉍 (Bi2Te3),碲化鉛英语lead telluride(PbTe),[1] 氧化錳鈣, 或根據溫度選取以上成分的組合物製成的半導體PN接面[2]。這些固態裝置不同於發電機,除了可能額外加裝的風扇或打氣筒外,沒有可動的部件。 放射性同位素熱電機可提供太空倉所需的電力。汽車熱電機英语Automotive thermoelectric generator則被發明來回收沒有用的汽車廢熱能。

應用[编辑]

熱傳導發電機有多種應用。熱傳導發電機通常會運用在,當轉換效能比較好但比較笨重的熱機,如斯特林发动机,無法被使用時的小型應用上。另一考量因素是,當低效能的熱傳導發電機比較可靠及較長時耐用時,也會使用熱導機來發電。發射之後就幾乎無法進行維修的太空飛行倉是一個主要的例子。

效能[编辑]

熱傳導發電機大致上比機械式發電機(如斯特林發動機)的效能要低,也就是以等量的熱流情況下,其產生的電能較少。關於定義及效能限制,以及改善熱傳導發電機的現況發展,可參閱熱傳導材料 - 裝置效能英语Thermoelectric materials#Device efficiency

極限[编辑]

除了高成本與低效能之外,此類裝置普遍存在兩個問題: 高輸出電阻及不良的熱特性。

  • 高輸出電阻 - 為了得到一足夠電壓,一個非常高的塞貝克係數是需要的(High V/°C)。普遍的做法是排列放置許多熱導完件,使得發電機的有效的輸出電阻非常高(>10Ω)。因此只有當載體有高阻抗的時能將能量有效地轉換,否則能量會損失在輸出電阻上。一個有非常高的輸出阻抗的發電機是一個有效的溫度感測器而不是能源供應器。一些商業裝置使用更多的並聯元件,較少的串連元件來解決這個問題。
  • 不良的熱特性 - 好的熱導發電機需要低熱導電性,因此將嚴重障礙此類裝置的散熱(同時也難以吸收熱量)。只有在高溫(>200°C)環境及用電量需求小的情況下有經濟效益。

參看[编辑]

參考文獻[编辑]

外部連結[编辑]